体外循环（CPB）心脏停跳下CABG，能给心外科医生提供一个无血、安静的手术野，并且在翻动心脏时不会影响血流动力学的稳定，一度被公认为是治疗冠心病的常规方法（约占手术总量的70%）。随着上世纪90年代日益普及的经皮冠状动脉成形术及腔内支架置入术的开展和“微创外科”概念引起重视并得到强化，对常规体外循环冠状动脉旁路移植手术选择提出了挑战。常规CABG 不足之处在于体外循环过程中，其心脏停跳、心肌缺血、全身低温以及非搏动性血流，其非生理状态本身就可对各重要内脏及机体造成危害；常规CABG 需经胸骨正中切口建立体外循环，阻断升主动脉，这一系列的步骤会给病人造成较大的创伤。而对于一些升主动脉严重钙化的病人来说，阻断升主动脉可严重损伤动脉壁，斑块的脱落可导致脑、肺等的栓塞。因此追求微创冠脉外科技术，成为外科医生努力的方向。其价值不仅在于对病人来说创伤小、并发症少、经费少，还在于相对PTCA而言，微创冠状动脉旁路移植手术可使心肌再血管化更彻底，可提供更高的远期通畅率。然而，对于冠心病的治疗目前尚有很多争议，如PTCA与CABG的适应证如何掌握，非体外循环下冠状动脉旁路移植术（off pumpcoronary artery bypassgrafting，OPCAB）和体外循环下冠状动脉旁路移植手术（classicalcoronary artery bypassgrafting，CCABG）究竟远期效果如何等等，目前心脏内外科医师尚未能形成共识，并制定相关的规范。
1.非体外循环下和体外循环下冠状动脉旁路移植术的疗效评估
CPB技术是现代心脏外科得以发展的基础。CABG是在CPB下进行，可为手术提供无血的血管吻合条件，使手术易操作、准确。随着心肌保护方法的进展，CABG 已相当安全，适用于绝大多数冠心病患者，但CPB对心脏和全身内环境仍有许多副作用。非体外循环下冠状动脉旁路移植术避免了CPB导致的血细胞破坏、补体激活、炎症反应、高阻低排状态、气栓、血栓及对全身各器官潜在的影响，明显减少术后输血量及低心输出量综合征的发生，缩短了住院时间，节约经济开支。
心脏持续的血液供应，亦避免了心肌缺血及再灌注损伤的发生。另外，非体外循环下冠状动脉旁路移植术对全身各重要器官的生理性血液供应及避免CPB大量体液注入所致的容量负荷迅猛增加，均有助于肾、肺、脑等重要器官功能的保护［1~3］。
Struber等在非体外循环下冠状动脉旁路移植术与CABG 全身炎性反应的比较研究中证实，细胞因子所介导的炎性反应程度行非体外循环下冠状动脉旁路移植术者明显低于CABG。Birdi 等证明心肌损害的特异性蛋白——肌钙蛋白I释放及心肌损伤在非体外循环下冠状动脉旁路移植术患者中明显降低。高长青等对国人的研究也得出同样的结论。非体外循环下冠状动脉旁路移植术为近几年才开展和普及的手术，其远期疗效尚未见大宗病例报道，但其早期临床效果满意。Benetti 等及Buffalo 等分别通过700例及1274例非体外循环下冠状动脉旁路移植术与常规方法比较的结果表明，两者旁路血管术后通畅率无显著差异，非体外循环组围术期心律失常率、呼吸及神经系统并发症及死亡率均低于体外循环组。同时，减少输血、缩短了住院日，使手术费用下降。有研究表明，选择前降支及右冠状动脉病变的病人进行冠状动脉旁路移植术，非体外循环组术后左心室功能优于体外循环组，低心排发生率低于体外循环组；术后室间隔运动情况的研究显示体外循环对室间隔功能有不良影响；术后左心室活检表明非体外循环组心肌线粒体可得到更好的保护；一组二次心脏手术的结果表明，在搏动的心脏上进行血管吻合术后心肌梗死的发生率、围术期并发症率及死亡率都很低，远期通畅率满意。Pompilio 等报道71例高危患者行非体外循环下冠状动脉旁路移植术，围术期中风、心肌梗死、心房纤颤和出血等并发症均显著少于CABG 组，表明非体外循环下冠状动脉旁路移植术能降低高危冠心病患者的手术死亡率和致残率。高长青等对70岁以上患者的研究也得出相似的结论。非体外循环下冠状动脉旁路移植术对多支血管病变，特别是回旋支等，因其显露较差，是否会影响精确血管吻合和长期通畅率尚有不同的意见。此外，非体外循环下冠状动脉旁路移植术患者大多数移植的旁路血管数低于CABG，有不能完全再血管化的可能。目前报道的临床结果多为非随机双盲的研究，因此有关非体外循环下冠状动脉旁路移植术与CABG 临床结果的比较，尤其是中远期结果还有待于大宗的随机双盲临床研究证实。目前，非体外循环下冠状动脉旁路移植术仍不能完全替代CABG，除其适应证还有一定限制外，在施行该手术的同时应做好CPB准备。此外，术前全面评估病变血管条件状态、良好的麻醉配合、心脏稳定器械的应用和娴熟的手术技术，是保证非体外循环下冠状动脉旁路移植术成功实施所必备的条件。
2.自体骨髓间充质干细胞治疗缺血性心肌病
近年来研究显示，正常心脏存在心肌细胞死亡和增生的动态平衡，并且在急性心肌梗死患者的心脏中，特别在梗死周边区域，增生的心肌细胞显著增加，使研究的重点从单一的保护存活心肌转变为保护存活心肌和（或）增加心肌细胞的再生。心脏本身是否存在干细胞目前尚无定论，研究表明，骨髓移植后，至少部分增生的心肌细胞来源于骨髓干（或祖）细胞。使用自体骨髓干细胞移植以修复坏死心肌，作为干细胞组织修复研究的热点之一，也被形象称为“分子搭桥”，近年来受到了极大的关注。基因治疗正方兴未艾，通过将特定基因转染至骨髓干细胞来治疗缺血性心肌病，可以明显增加骨髓干细胞的存活率以及明显增加病变心脏的新生血管，明显增加心肌修复的效果，近年来受到高度的重视。
细胞移植和基因治疗有可能促使心肌细胞再生和心肌间质增生和心肌血管的新生，有望使梗死区及其周围的心肌重构得以逆转，是一种极有希望的治疗方法。
（1）细胞移植
骨骼肌成肌细胞移植：骨骼肌细胞包括成肌细胞系和卫星细胞，骨骼肌成肌细胞作为细胞心肌成形术的种子细胞有其自身的优点：骨骼肌细胞对缺血的耐受能力很强，尤其适合在梗死后血流灌注减少的组织内存活；此外，骨骼肌成肌细胞的分化潜能较单一，只能向肌细胞的方向分化，因此潜在的致肿瘤形成危险性较小，并且骨骼肌成肌细胞来源广泛，可以自身移植。但是该细胞也有自身的缺点：成熟的骨骼肌组织内成肌细胞的数目较少，仅占成体骨骼肌肌纤维数目的3%—4%，且随着年龄的增加这一比例不断下降，而临床上心肌梗死的患者又多为中老年，因而取材时需切取较多量的肌肉组织，势必增加患者的痛苦。而且，目前研究者对骨骼肌成肌细胞能否分化为成熟的心肌细胞表型并与周围正常心肌细胞以缝隙连接相连仍存在争议。
心肌细胞移植：其优点是心肌细胞具有抗疲劳性，而且和心脏中其他剩余的心肌细胞融合性好，排斥反应少。但是成熟的心肌细胞属于终末分化细胞，在体外不易大量分裂繁殖，很难得到足够的心肌细胞。
干细胞移植：胚胎干细胞具有多分化潜能，在一定的条件下，它可以诱导分化成为心肌细胞，但是它和胎儿心肌细胞一样存在道德伦理上的问题，而且诱导分化胚胎干细胞的条件极为复杂。有研究表明，成人干细胞在一定的环境及诱导因素的作用下，可以分化为多种细胞，而且成人干细胞在人体内各种组织中都存在。但是，目前对诱导干细胞分化的诱导因子尚不清楚，限制了其应用。
根据其体外生长的特性，骨髓间充质干细胞（MSCs）被定义为骨髓中能够快速贴壁、克隆性生长和不断增殖的细胞。MSCs的数量少，成人骨髓平均每10万个有核细胞中含有1个，随着年龄的增加，细胞数量逐渐减少，并且在生理状态下20%为静止期细胞。在体外与体内移植研究中显示MSCs具有多向分化潜能，它对间质组织如骨、软骨、肌、肌腱、脂肪和骨髓基质的再生有重要作用。由于相对缺少免疫源性，培养技术简便，体外增殖迅速，能够被冷冻保存，需要时可快速输注。因此它作为一个容易得到的出生后非造血干细胞的干细胞系，具有重要的潜在临床应用价值。
骨髓间充质干细胞具有分化为心肌组织的潜能，1999年Tomita研究发现，经5氮胞苷诱导的骨髓间充质干细胞在体外培养的第10天相互连接形成肌管，并形成多核细胞，在第21天心肌特异性TnI和肌凝蛋白重链阳性，说明在体外诱导下可向心肌细胞分化。1999年Makino 建立了心肌原细胞系，经5氮胞苷处理后3周时形成肌管样结构，8周时仍保持心肌细胞样形态，且跳动活跃细胞间通过润盘相连接；且其表现出心肌细胞的超微结构特点——细胞内存在直径70~130nm的房粒；同时显示了两种动作电位模式——窦房结样电位和心室肌细胞样电位。
随后的骨髓间充质干细胞移植治疗心肌损伤的动物实验结果令人振奋：移植细胞参与宿主心肌的组成，从细胞形态、表面标记、转录因子、基因表达水平分别被证实，同时宿主心肌中血管密度增加、瘢痕面积减小、心功能得以提高。移植细胞表达心肌特异性蛋白，并与宿主细胞相联系（联结蛋白43染色阳性），且与宿主心肌细胞有相同的组织学表型，提示移植骨髓间充质干细胞可分化为成熟心肌细胞，并与宿主心肌细胞形成功能合胞体。
因此，目前认为造血干细胞，特别是骨髓干细胞是治疗缺血性心肌损失最具潜能和前途的方法，其可分化成心肌细胞、平滑肌细胞和内皮细胞，使部分破坏了的心肌再生和血管重构，从而减少受损心室的瘢痕形成，恢复受损部分的收缩功能，使室壁张力下降，改善心脏功能并降低病死率。
（2）移植途径
外周静脉注射：大鼠实验研究表明：自升主动脉注射干细胞，即刻和8小时后，在心脏内均发现有干细胞的存在。Wang等将12只大鼠进行左冠脉结扎，2周后，将分离培养并标记的骨髓间充质干细胞直接注入升主动脉内，并于注射后即刻、4周对移植细胞进行表型观察。结果表明，8只受体大鼠心脏内有标记的骨髓间充质干细胞，注射后即刻冠脉毛细血管内即存在标记的细胞，4周后，瘢痕组织内单个或成簇的标记细胞呈现纤维原细胞样表型；而在瘢痕周边，却呈正常心肌细胞表型。另有部分细胞渗入心内膜和毛细血管内皮，可能参与了心肌梗死后局部的血管新生过程。这提示骨髓间充质干细胞可能通过冠脉循环到达受损心肌的局部，并可分化为心肌或纤维母细胞，表明周围环境对骨髓间充质干细胞的分化有着重要影响。
局部注射：梗死区的局部直接多点注射，可使干细胞直接到达靶区，常与CABG 手术同时进行，因这种方法大多需在开胸直视下操作，因而对患者损伤较大，而且经心壁直接注射，移植的细胞分布局限，易在注射部位形成细胞孤岛，目前对岛状心肌是否会引起心律失常仍存在争议。
经皮导管冠状动脉内注射：经冠状动脉注射的优势是勿须开胸，创伤小。与经外周静脉途径相比，外周静脉途径仅有很少量的细胞到达梗死区。尽管有“归巢”说，但需多次的血循环才能使足够数量的干细胞到达靶区，在多次的循环中，干细胞可归巢至其他受损器官，从而使到达梗死区的细胞数目明显减少。
虽然骨髓动员操作方法简便、快捷，对患者创伤最小，并且有试验证实应用骨髓动员剂确实对心肌梗死的治疗有益，但是骨髓动员剂的副作用较大，而且到目前为止，人们对骨髓动员、干细胞归巢的具体机制还不十分清楚，难以控制特定的干细胞向特定的组织迁移和分化，难以预料一些副作用的发生，故而大多数研究者对此方法仍然采取谨慎的态度。
（3）移植的时机
细胞移植，尤其是骨髓干细胞的移植为较多研究人员所采用，时间为心肌梗死后7—14天。研究表明，心肌梗死后3—4天，是大量炎性介质释放阶段，如白细胞介素、细胞间的粘附分子、血管细胞间粘附分子等在“热”阶段的大量释放，会使移植入心肌的干细胞参与炎症瀑布反应而被破坏，心肌梗死后7—28天炎症反应逐渐减轻，是心肌自我修复的重要阶段，此时干细胞的植入才能最好地参与心肌细胞的修复过程。
（4）细胞移植后心功能改善的可能机制：到目前为止，关于细胞移植的受益机制仍不是很明了。推测与下列因素有关：（1）移植的细胞组织减小了梗死瘢痕的面积；（2）细胞移植后心壁厚度增加，顺应性改善，限制了梗死后的心腔扩张，从而改善了心脏的舒张功能；（3）移植的组织增加了局部心肌组织的收缩性，改善了心脏的收缩功能；（4）移植组织分泌的一些细胞因子改善了局部的微环境，减少了梗死后心肌细胞的凋亡。
骨髓干细胞移植对心功能的恢复作用机制，除了促进心肌和血管再生、减少心肌重构外，最近，Pak 等的研究提出第四种可能的机制：神经的再生和交感神经的增生。在心肌梗死后1个月的猪心肌梗死模型中，将MSCs和新鲜分离骨髓直接注入梗死部位，细胞移植2个月后，该组中的心室及心房内神经密度明显高于对照组，交感神经的密度同样明显增高，并且在心房内达到统计学差异。同时，在MSCs和新鲜分离骨髓移植组中，神经以及交感神经的分布具有明显的异质性。如果的确存在上述的第四种机制，那么细胞移植后的长期预后，如心力衰竭、死亡是否会有改善，甚至是否会恶化，以及是否促进心律失常的发生，都需要长期的临床前期实验观察。
3.基因治疗
随着现代分子生物学的发展，尤其是基因工程的开展，人们可以通过基因技术来改造细胞的基因组成，从而改变细胞的生物学特性。
面对细胞移植中存在的问题，基因技术的开展使这些问题的解决成为可能。